本发明专利技术公开了一种柔性机械手的关节驱动装置，该关节驱动装置包括圆柱形弹性壳和液压驱动器，该圆柱形弹性壳的一端设有通孔，与液压驱动器的出口连通；所述圆柱形弹性壳的通孔端与关节的固定端固定连接，另一端和关节的活动端活动连接。本发明专利技术利用新型柔性液压驱动元件构成能驱动机械手关节的驱动环和驱动链，使该机械具有更好的柔性和精确度；同时机械手手腕具有实时自锁能力，保证运动位置的准确性和稳定性。除此之外，手腕空间驱动环方案也是从空间的角度解决了手腕关节的柔性驱动。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种柔性机械手的关节驱动装置，以及利用该关节驱动装置 的柔性机械手。
技术介绍
机械手是一种能模拟人体上肢部分功能，实现手部按预定要求完成现场 作业的自动化技术装备。从结构来看，机械手分为机座、大小手臂、手腕和 手部夹持器等部分，它们构成了机械手的本体结构。其手臂主要用来实现手 部夹持器的空间定位，而手腕主要用来完成手部夹持器的空间定向。为了适 应工业现场各种复杂的作业， 一般要求机械手的手腕机构具有三个自由度， 方能满足机械手手部在一定的空间区域内任意方向上把持所用工具的使用要 求。实际手腕的结构是多种多样的，柔性手腕只是其中的一类。 一般来说， 它是由多个运动传递元件串联而成，各元件之间可以相对转动，且能模仿人 的手腕动作使机器人手部在一定空间区域内实现任意姿态和位置的空间定向 机构。柔性手腕的作用是调整和改变机械手手部末端夹持器的空间姿态以配 合手臂的运动来完成各种复杂的作业。与其它类型的手腕相比，它具有运动 范围大、结构紧凑、自身重量轻和对作业环境适应能力强等优点。由于柔性 手腕具有明显的优越性，因此被多种机械手所采用。目前市场上的柔性机械手，以挪威TrallfaNilsUnder-hang公司研制的柔性手腕的知名度最高，它被 广泛装备在Trallfa系列喷漆机器人上。现有柔性机械手基本模型的机构，如图l所示；该驱动装置机构采用两 个连杆，中间使用一个球副相连。连杆A上端固定，连杆B可以在三维空间 内工作，而如果采用原来的单一自由度的转动副或滑动副，连杆B则只能在 平面内工作。此外，采用的动力装置也不是直接安装在关节处的电机驱动， 而是采用多个气动人工肌肉驱动器作为动力装置。这些驱动器两端被分别固 定在连杆A和连杆B上，驱动器的数目为偶数个，且安装位置相对成180度。驱动装置的运动是由驱动器来驱动连杆，连杆带动关节运动。之所以采 用这种方式是借鉴人体上肢的运动时肌肉的工作情况，当一个驱动器收縮以 带动连杆B收縮时，另外与之相对的驱动器就会伸张，而当连杆B要恢复的原先位置时，则原来伸张的驱动器就可以收縮，以产生拉力将连杆B恢复到原来位置，而原来收縮的驱动器此时则会伸张。上述的柔性机械手存在如下技术缺点由于关节间力传递结构复杂，每 一关节需要电机驱动，使得机械手臂重量较大，从而位置控制难以达到要求。(1) 一般人工肌肉的负载压值不是很大；(2) 关节弯转角度不够大，从而影响到机器人的工作性能；(3) 机械手不具备后期发展冗余自由度的功能，并且加工困难；(4) 阐述的驱动理论都是从平面考虑的，并且都没分析相应方向的转向 轴(很重要)；(5) 传统机械手关节不具备很好的柔性；(6) 气动人工肌肉行程小(气动人工肌肉空载时可达20%，有载时只可 达到10%;而有的传统气缸可达到40%);气动人工肌肉的变形为非线性环节， 具有时变性，使准确控制其位移十分困难；在工作过程中，气动人工肌肉自 身温度会发生变化，随着温度的变化，其性能也会改变，这给高精度控制带 来困难。
技术实现思路
本专利技术的第一 目的是提供一种柔性机械手的关节驱动装置，结构简单， 驱动容易，重量较轻，位置控制简单。第二目的是提供一种使用了该关节驱动装置的机械手。为达到上述第一目的，本专利技术所提供的技术方案是 一种柔性机械手的 关节驱动装置，该关节驱动装置包括圆柱形弹性壳和液压驱动器，该圆柱形 弹性壳的一端设有通孔，与液压驱动器的出口连通；所述圆柱形弹性壳的通孔端与关节的固定端固定连接，另一端和关节的活动端活动连接。该关节驱动装置还包括有端盖和连接圈，所述圆柱形弹性壳的通孔端与 连接圈固定连接，另一端与端盖固定连接。为达到上述第二目的，本专利技术所提供的技术方案是 一种柔性机械手， 包括臂体、掌体、第一关节驱动装置、第二关节驱动装置和夹持器，所述第 一关节驱动装置一端与臂体固定连接，另一端与掌体活动连接；所述第二关 节驱动装置的一端与掌体固定连接，另一端与夹持器活动连接；所述臂体和 掌体之间是通过圆球副来连接。所述臂体上设有凹槽，所述第一关节驱动装置设在凹槽中；所述掌体上 设有滑轨和可在滑轨中滑动的滑块；所述第一关节驱动装置的另一端与滑块 固定连接。所述第一关节驱动装置设有至少四个，所述臂体上的凹槽、掌体上的滑 轨和滑块相应地设有至少四个；所述凹槽均匀地设在臂体的外周面上，所述 滑轨均匀地设在掌体的外周面上。本专利技术具有的优点利用圆柱形弹性壳内充油，发生形变带动活动端运 动，通过调整输入液压值以达到精确控制弯曲的目的，从而具有三维运动模 型。从基本的旋转轴出发，确定了空间驱动环方案；具有实际产品，并进行 了相应的试验。 附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一歩详细说明，但本专利技术的 内容不限于所举的实施例。图1为现有产品的结构示意图2为本专利技术 的关节驱动装置的结构示意图3为机械手的结构示意图。 具体实施例方式如图2所示的一种柔性机械手的关节驱动装置，该关节驱动装置包括圆 柱形弹性壳2和液压驱动器，该圆柱形弹性壳2的一端设有通孔31，与液压 驱动器的出口连通;所述圆柱形弹性壳2的通孔端与关节的固定端固定连接， 另一端和关节的活动端活动连接。该关节驱动装置还包括有端盖1和连接圈3，所述圆柱形弹性壳2的通 孔端与连接圈3固定连接，另一端与端盖l固定连接。如图3所示的一种柔性机械手，包括臂体4、掌体7、第一关节驱动装置 5、第二关节驱动装置和夹持器8，所述第一关节驱动装置5—端与臂体4固 定连接，另一端与掌体7活动连接；所述第二关节驱动装置的一端与掌体7 固定连接，另一端与夹持器8活动连接；所述臂体4和掌体7之间是通过圆 球副6来连接。所述臂体4上设有凹槽41，所述第一关节驱动装置5设在凹槽41中； 所述掌体7上设有滑轨72和可在滑轨72中滑动的滑块71;所述第一关节驱 动装置5的另一端与滑块71固定连接。所述第一关节驱动装置5设有至少四个，所述臂体4上的凹槽41、掌体 7上的滑轨72和滑块71相应地设有至少四个；所述凹槽41均匀地设在臂体 4的外周面上，所述滑轨72均匀地设在掌体的外周面上。夹持器8是由用指节销83将第二手指节82和第三手指节84连接起来的， 可以实现弯曲和伸张，而第一手指节81固定在掌体7上，并且用销与第二手 指节82连接起来。掌体7通过螺钉固定在圆球副6的上端，圆球副6下端设 为球体状，手腕可利用圆球副6沿任一方向转动。在掌体7上有许多滑轨72， 滑块71在滑轨72上可以上下滑动。关节驱动装置中的圆柱形弹性壳2是内部包有弹簧的橡胶管，只能轴向 变形，它上端与滑块71相连，下端固定在臂体4上，环绕在圆球副6的周围。 当向圆柱形弹性壳2内部充油时，橡胶管内部压力变大，促使橡胶管弯曲变 形一定角度，弯曲的角度随着充入液体压力的增大而增大，通过涡流式传感 器检测出弯曲角度后通过A/D转化输入工控机，通过调整输入液压值以达到 精确控制弯曲的目的，圆柱形弹性壳2弯曲从而带动掌体7上滑块71沿滑轨 72上下滑动，通过控制弯曲角度来调节整个机械手的运动。手腕是连接手指和手臂的机构，它使手指能从不同的角度夹紧和松开工 作，以增加机械手的灵活性。传统手腕的运动特点是回转、上下弯曲(摆动) 和左右摆动三个动作，即具有三个自由度。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种柔性机械手的关节驱动装置，其特征在于：该关节驱动装置包括圆柱形弹性壳和液压驱动器，该圆柱形弹性壳的一端设有通孔，与液压驱动器的出口连通；所述圆柱形弹性壳的通孔端与关节的固定端固定连接，另一端和关节的活动端活动连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：于萍，纪瑞星，张钦国，魏星，刘京广，朱纪红，刘晓丽，赵满堂，谢洪臣，
申请(专利权)人：纪瑞星，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]
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